[发明专利]一种分步开挖双连拱隧道偏态等效荷载计算方法

摘要

本发明公开了一种分步开挖双连拱隧道偏态等效荷载计算方法。首先，将双连拱隧道顶部竖向荷载简化为三部分，即左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁，右侧隧道顶部竖向等效荷载q₂和双连拱隧道中隔墙顶部竖向等效荷载q₃。其次，考虑双连拱隧道开挖方法、围岩岩性以及应力状态等条件，通过数值模拟计算，统计分析确定双连拱隧道顶部竖向荷载q₁、q₂和q₃之间的比例关系。最后，基于普氏压力拱理论以及q₁、q₂和q₃之间的比例关系，分别计算双连拱隧道顶部竖向等效荷载和相应的侧向荷载。

主权项

1.一种分步开挖双连拱隧道偏态等效荷载计算方法，其特征在于，按照以下步骤进行等效荷载计算：(1)将双连拱隧道顶部竖向荷载简化为三部分，即左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁，右侧隧道顶部竖向等效荷载q₂和双连拱隧道中隔墙顶部竖向等效荷载q₃；(2)考虑双连拱隧道开挖方法、围岩岩性以及应力状态，通过数值模拟计算，统计分析确定左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁、右侧隧道顶部竖向等效荷载q₂、中隔墙顶部竖向等效荷载q₃之间的比例关系；(3)基于普氏压力拱理论计算公式计算左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁以及左侧隧道水平等效荷载；(4)基于普氏压力拱理论以及步骤(2)中确定的竖向等效荷载q₁、q₂和q₃之间的比例关系，计算右侧隧道顶部竖向等效荷载q₂、中隔墙顶部竖向等效荷载q₃和相应的水平等效荷载；在步骤(3)中，按普氏压力拱理论计算公式计算左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁；式中，B₁为左侧隧道的计算宽度，h₂为左侧隧道的计算高度，为双连拱隧道围岩内摩擦角，f为双连拱隧道围岩普氏系数，γ为双连拱隧道围岩容重；按普氏压力拱理论计算公式计算左侧隧道水平等效荷载e_左，式中为双连拱隧道高度范围内侧向围岩加权平均内摩擦角，h的最小值取0、最大值取h₂；步骤(4)具体为：根据左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁、右侧隧道顶部竖向等效荷载q₂、中隔墙顶部竖向等效荷载q₃之间的比例关系以及步骤(3)确定的左侧隧道顶部竖向等效荷载q₁，确定右侧隧道顶部竖向等效荷载q₂以及中隔墙顶部竖向等效荷载q₃；按照按普氏压力拱理论计算公式计算右侧隧道水平等效荷载e_右，式中h的最小值取0、最大值取h₂；按照按普氏压力拱理论计算公式计算中隔墙顶部水平等效荷载e_中，式中h的最小值取0、最大值取h₁，其中，h₁为中隔墙顶部到隧道顶部的距离。